浅埋极薄煤层无煤柱开采覆岩运移与地表损伤特征研究

为了探究浅埋极薄煤层切顶卸压无煤柱开采与常规留煤柱开采覆岩运移与地表损伤区别,以子长矿区浅埋极薄煤层为背景,基于关键层理论,得到了硬岩破断距及覆岩的垮落高度临界值的计算公式,结合3DEC数值模拟及现场试验,对比分析了无煤柱开采与留煤柱开采条件下浅埋极薄煤层覆岩运移破断及地表损伤特征,确定了极薄煤层覆岩两带高度。结果表明:当工作面回采达到60 m时,两带发育高度基本稳定,当大于60 m时,工作面后方覆岩裂隙由开裂逐渐闭合,裂隙区随工作面回采向前方移动,两带高度稳定在24.6~27.7 m;相较于常规留煤柱开采,切顶留巷无煤柱开采方式下覆岩呈连续移动变形,可有效修复煤层开采工作面两侧非连续移动变形导致的覆岩裂隙及地表损伤裂缝,消除了常规留煤柱开采方式下相邻工作面间区段煤柱两侧覆岩裂隙,现场观测较好地验证了该结果。

榆神矿区浅埋煤层矩形巷道围岩应力应变场及支护参数研究

榆神矿区所辖煤矿井下巷道支护参数的优化,一定程度上可以提高工作面端头割煤速度、改善回采两巷围岩应力状态、降低支护成本并且提高掘进时效,为煤炭资源的绿色、安全和高效回采提供保障。针对榆神矿区陕北侏罗纪煤田较有普适性的地质条件和开采技术参数,采用复变函数理论对矩形中等断面巷道围岩应力—应变场分布情况进行求解,选择FLAC^(3D)数值模拟软件进行拟合,根据解析结果在原有支护参数的基础上提出优化,认为增加0.2 m顶板锚杆间距、减少锚杆数量,并将顶板锚索由6.5 m延长至7.0 m的巷道支护方案,可在不影响巷道围岩稳定性的同时提高掘进进尺,并为智能快掘4.0装备设计打下理论基础。

极薄煤层开采新途径的研究与实践

安全、高效、低成本地开发利用薄煤层资源对于许多老矿区的可持续发展具有重要的现实意义。通过对山东省部分地方煤矿在极薄煤层开采方面进行的探索研究，总结出一套倾斜短壁前进式开采、无人工作面中深孔爆破工艺和沿空留巷技术，是解决极薄煤层（0．37～0．40m）开采的行之有效的采煤方法，可最大限度地回收煤炭资源。

中硬特厚煤层综放工作面合理参数确定研究

针对浅埋深中硬特厚煤层特点,通过数值模拟,研究不同工作面长度和采高,前方支承压力变化规律以及上覆岩层破坏高度,从而对工作面长度和采高进行优化,得出中硬特厚条件下合理工作面参数。

极软中厚煤层越界开采区老空水害防治技术

小煤窑越界开采是我国煤炭行业极为普遍的现象。由于越界开采范围、积水量等条件不明,老空水严重威胁着毗邻大型煤矿的安全采掘工作。为快速准确地探查小煤窑越界开采边界并预防老空水的威胁,运用地面定向钻孔轨迹可控、定位精确的特点,提出了以极软中厚煤层精准钻进、不同岩性钻井液配比和采空区井漏预防与封堵为主的极软中厚煤层中地面顺层孔长距离钻进技术,并提出了越界开采区老空水害防治流程。以华北型煤田某煤矿Ⅲ63采区右翼为研究区,应用越界开采区老空水害防治技术体系,通过工程示范准确查明了越界开采边界与越界开采方向,为合理留设矿界防隔水煤柱提供依据。该方法的成功应用为同类矿井的老空水害防治提供了科学的技术,并且为地面顺层孔在探查越界开采边界与极软煤层抽取瓦斯等领域中的应用提供宝贵经验。

浅埋深中硬特厚煤层综放开采不同放煤工艺试验分析

通过对鄂尔多斯神东煤炭集团煤层厚度在7m以上的柳塔矿12108综放工作面进行现场试验研究,分析了特厚煤层综放开采技术条件下,不同放煤工艺对采放比、顶煤回收率、工作面推进速度以及回采工效的影响。研究表明采用综放开采后,顶板安全系数增加、初期投资降低、采出率提高,可实现安全、高产、高效、高采出率的生产目标。为相近条件下煤层进行安全高效综放开采提供了合理的理论依据。

南梁综采工作面矿压力规律

为研究南梁煤矿20203综采工作面矿压规律,通过实测工作面支架阻力、活柱下缩量、顶板移近量、顶板来压强度以及巷道变形参数等,获得了初次来步距、支架阻力的动载系数、老顶来压的强度等参数.研究结果表明:支架可以平衡顶板的压力,满足工作面开采时对支护强度的要求.总结了南梁矿浅埋煤层综采工作面的矿压显现规律,提出了提高支架初撑力等改善措施,为实现浅埋煤层综采工作面安全开采提供了可靠依据.

综采工作面回撤通道切顶卸压技术实践

介绍了浅埋中厚煤层综采工作面回撤通道切顶卸压技术及改进的施工工艺。施工工序为:主回撤通道顶板恒阻锚索补强支护、布置矿压观测站、施工切顶爆破孔、爆破形成切缝线、单排垛式支架支护回撤通道。采用切顶卸压技术后,工作面回撤期间回撤通道矿压显现并不剧烈、垛式支架阻力变化及回撤通道顶底板移近量均能满足安全回撤要求。

极浅埋煤层采动应力及煤柱宽度留设研究

针对埋深100 m左右极浅埋煤层,以西部某矿工作面开采为例,安设应力监测系统研究采动应力分布规律,分3个区域:采动轻微影响区,30 m以外区域,根据支承压力变化趋势又可分为降压区和稳压区;采动明显影响区,位于10~30 m区域,随着距离增大超前支承压力逐步降低,但总体上高于原岩应力;采动剧烈影响区,位于10 m以内区域,超前支承压力急剧增大,围岩弹性形变剧烈。侧向支承压力分布呈起伏状态,出现2个应力峰值,分别在距煤壁5 m和9 m处,侧向支承压力的影响范围11 m;两峰值间7 m处出现应力最小值,确定在5~7 m内顶板侧向断裂。最后理论结合数值模拟软件确定合理煤柱宽度15 m。

浅埋中硬特厚煤层综放工作面覆岩运动破坏规律研究

以酸刺沟煤矿为试验矿井，采用深基点和数值模拟试验对采动覆岩运动破坏规律进行研究。数据结果表明：酸刺沟煤矿综放开采覆岩两带高度分别为49m和133m；从煤层至地表，随着埋深的减小，岩层起始运动时间滞后，且除部分基点外，基点的绝对位移量整体呈降低趋势；覆岩运动时期，基点多呈现1～4个不等的波峰值，其中，3个钻孔中，ZS1钻孔覆岩运动绝对速度值最大，约1480mm／h，说明工作面覆岩存在短时间急剧下沉形式和长时间阶段非均匀下沉2种形式。

煤层气井无杆排采工艺应用与改进方向——以鄂尔多斯盆地东缘为例

鄂尔多斯盆地东缘地区煤层气资源量巨大,现已成为我国煤层气主力产区之一。区块自开发以来,针对中浅层煤层大斜度井与水平井开展了液力无杆泵、水力射流泵、电潜泵、隔膜泵排采工艺试验,生产中发现上述4类无杆排采工艺具有能有效避免大斜度井与水平井管杆偏磨的优点,但同时存在防煤粉防砂能力一般、防腐蚀防垢能力一般,存在高压刺漏风险、下泵深度受限、地面设备可靠性不强等缺点。通过分析区块前期中浅层煤层气井无杆排采工艺试验效果,总结了各类无杆排采工艺的优缺点,并指出中浅层煤层气井无杆排采工艺的改进方向。目前,随着煤层气勘探开发领域由中浅层煤层逐步转向深层煤层,原有中浅层煤层气井无杆排采工艺已无法满足深层煤层气井的排水采气需求,针对深层煤层气“原生结构煤发育、地层压力高、高含气、高饱和、游离气与吸附气共存”的地质特征和“见气早、气液比高”的生产特点,认为深层煤层气井无杆排采工艺需跳出中浅层煤层气井无杆排采工艺的思路,可以借鉴区块内致密气和海陆过渡相页岩气先导试验井的采气工艺经验,在生产现场开展“同心管气举”工艺、“小油管+泡排”工艺与“连续油管+柱塞+气举”工艺试验,能在有效避免传统无杆排采工艺缺点的同时实现深层煤层气的高效开发。

浅埋中厚煤层超长工作面末采矿压规律研究

为探究浅埋条件下中厚煤层超长工作面进入末采阶段时的矿压显现规律,以锦界煤矿31114综采工作面为研究对象,通过分析相似工作面矿压数据得出:浅埋中厚煤层地质条件下,工作面周期来压步距与工作面长度近似成反比,来压强度随工作面长度增加而增加,但增幅不大;理论推测31114工作面末采时工作面来压步距为9.58m,最大来压强度约为46.9MPa;末采等压位置为距回撤通道贯通5.4m处。最后采用3DEC软件对工作面贯通进行模拟分析,结果显示:工作面贯通回撤通道时回撤通道顶板下沉量为14.04cm,正帮鼓起2.2cm,工作面支架活柱下缩量为22cm。

极浅埋近距离煤层群上覆岩层矿压规律的研究

针对鄂尔多斯凯达煤矿极浅埋近距离煤层群开采的问题,采用FLAC^(3D)有限元数值模拟软件并结合现场工作面实际情况,分析近距离煤层群上层煤层开采之后对下分层工作面回采时的影响,结果表明:在极浅埋煤层群开采的过程中,虽然顶板会出现直接切落的现象但并没有出现一般浅埋工作面顶板来压突然增大且动载系数较大的现象,而是出现来压平缓、动载不明显的现象,数值模拟结果与现场实际相吻合,该研究补充了浅埋煤层开采在极浅埋近距离的情况下覆岩的矿压规律。

突出煤层穿层钻孔增透强化瓦斯抽采消突技术及效果考察

针对低透气性突出煤层瓦斯抽采困难、消突时间长等问题,以淮南矿区某矿6-2煤层具体瓦斯地质条件为例,采用深浅孔带压注浆技术措施封堵巷道及钻场深浅部围岩裂隙,改善瓦斯抽采效果;采用中深孔松动爆破技术措施使煤体裂隙充分发育,提高煤层透气性和瓦斯抽采率.工程实践表明：深浅孔注浆技术提高钻孔瓦斯抽采浓度7.4～10.5倍;中深孔松动爆破后平均抽采瓦斯纯量提高了9.2倍,抽采达标时间85d,比传统方法缩短了4个月.深浅孔注浆是提高瓦斯抽采浓度的关键措施,中深孔松动爆破增透是提高钻孔抽采量、缩短抽采达标时间的基础措施,该技术还可保障矿井正常采掘接替.

浅埋深中厚煤层煤柱留设技术研究

合理煤柱尺寸是保障巷道稳定的关键因素。在浅埋深中厚煤层的工程背景下,针对神东上湾煤矿1-2上煤层巷道煤柱留设问题,运用理论计算、数值模拟等方法,研究了303综采工作面皮带运输巷和辅运运输巷之间护巷煤柱的矿压显现及应力分布特征,确定了合理的煤柱尺寸。研究表明:护巷煤柱设计为15 m,煤柱中部支承压力峰值叠加,煤柱发生破坏;设计为20 m、25 m,煤柱两侧的支承压力能够形成明显的马鞍形分布。考虑到煤柱稳定性和回采经济性,煤柱宽度设计为20 m。

浅埋中厚煤层综采工作面过平行联络巷工艺

瑞能煤业回采工作面布置一条贯通两顺槽的平行联络巷。为了减少搬迁工作面带来的时间、效益影响,决定将工作面直接推过该平行联络巷。为解决工作面过平行联络巷期间工作面顶板安全问题,采取“锚索+单体支柱+矿工钢+木垛”联合支护,配合巷内原始支护,加强联络巷顶板管理,提前调斜工作面逐步揭露并通过联络巷,同时采用追机、带压、擦顶拉架等技术措施和合理的人员组织管理,安全通过该平行联络巷。矿压观测结果表明,工作面过联络巷期间工作面顶板控制总体效果良好,实现安全通过联络巷,保证工作面的推进速度和产量,取得较好的技术经济效果。

极浅埋煤层条带开采煤柱合理宽度研究

为了解决极浅埋煤层条带开采过程中留设煤柱合理宽度不明确的问题,以某矿为例,采用理论分析与数值模拟的研究方法,根据岩体极限平衡理论计算得到支撑煤柱宽度为1.56~1.83 m;支撑煤柱的宽度增加引起面积增加,总的承载能力增大;支撑煤柱为1.25 m,采深大于150 m后,全部进入塑性区,可能发生失稳;宽度为1.5、1.75、2.0 m时,随着采深的增加,最大垂直应力基本呈线性增加。

切顶卸压自成巷技术在浅埋中厚煤层开采中的应用

针对某煤矿1#工作面实际情况,在介绍切顶卸压自成巷技术原理和关键参数的基础上,对其在该工作面的实际应用进行深入分析,并提出相应的稳定性控制方式,最后得出该技术合理可行,效果显著,值得大范围推广应用的结论.

浅埋极近距离房柱采空区下大采高工作面切眼支护设计

浅埋极近距离下煤层开采过程中,受已采上煤层扰动较大,且在房柱采空区下开采存在较大安全风险。针对海湾煤矿三号井2^(-2)煤层2205大采高(采高7m)工作面,其上部6m处为2^(-2上)煤层房柱式采空区,房柱采空区遗留煤柱将导致应力集中,直接影响到下位煤层开切眼围岩的应力分布和切眼的支护方式。根据2205工作面设备特点,工作面切眼尺寸为9.6m×5.0m(宽×高)。切眼采用综掘机掘进施工,分4次掘进成巷,现场支护采用“锚网索+钢带+垛式”联合支护,增大了支护强度,保证支护质量,有效控制了顶板及巷道的变形,保证了切眼掘进及综采工作面设备安装期间的安全,能够为类似矿井提供一定借鉴。

提高浅埋坚硬特厚煤层顶煤冒放性技术研究

为了深入分析浅埋坚硬顶煤破断、垮落的运动特征,以千树塔煤矿11301综放工作面作为研究背景,采用数值模拟和现场试验的方法对坚硬顶煤破断特征、垮落结构进行了研究。结果表明:正常推进阶段,靠近工作面两端头位置,坚硬顶煤容易形成"悬臂"结构,破断的坚硬顶煤块体垮落容易形成挤压平衡"拱"结构。本文提出以深孔爆破方式弱化坚硬顶煤,减小坚硬顶煤悬臂长度;以放煤工艺优化方式降低坚硬顶煤块体垮落成拱几率,并在现场得到了成功应用。